Inovasi tersebut dipaparkan Prof Doty dalam orasi ilmiah pengukuhannya sebagai profesor. Akademisi dari Departemen Teknik Fisika ITS itu menegaskan bahwa dunia saat ini menghadapi tantangan serius berupa meningkatnya kebutuhan energi sekaligus memburuknya dampak lingkungan akibat penggunaan sumber energi konvensional.
Ketergantungan terhadap bahan bakar fosil tidak hanya mempercepat pengurasan sumber daya alam, tetapi juga menghasilkan emisi dan limbah dalam jumlah besar.
Di sisi lain, sistem pengelolaan limbah industri yang ada saat ini masih didominasi pendekatan konvensional yang belum mampu memaksimalkan nilai guna material sisa produksi.
Menurut Prof Doty, praktik daur ulang yang selama ini diterapkan sering kali berujung pada penurunan kualitas material. Akibatnya, material yang seharusnya masih memiliki nilai ekonomi dan manfaat teknis justru kehilangan potensinya setelah melalui beberapa siklus penggunaan.
“Daur ulang yang tidak optimal menyebabkan penurunan kualitas material yang seharusnya dapat dikelola dengan lebih efektif,” ujarnya.
Berangkat dari persoalan tersebut, Prof Doty mengembangkan pendekatan berbasis fisika-metalurgi yang memungkinkan limbah aluminium dimanfaatkan sebagai sumber pembangkit energi.
Teknologi tersebut memanfaatkan reaksi antara aluminium dan air untuk menghasilkan gas hidrogen yang kemudian dapat dikonversi menjadi listrik.
Konsep ini menawarkan pendekatan berbeda dibandingkan pola daur ulang konvensional. Jika selama ini limbah hanya diproses untuk kembali menjadi bahan baku, teknologi yang dikembangkan Prof Doty justru menempatkan limbah sebagai sumber energi yang memiliki nilai tambah lebih tinggi.
Perempuan kelahiran 1974 itu menjelaskan bahwa pendekatan tersebut selaras dengan prinsip ekonomi sirkular yang menekankan pemanfaatan sumber daya secara berkelanjutan. Melalui sistem ini, material dapat digunakan kembali tanpa harus mengalami penurunan kualitas yang signifikan.
Aluminium dipilih sebagai material utama karena memiliki sejumlah karakteristik unggul. Selain tersedia dalam jumlah melimpah, logam tersebut juga mempunyai kerapatan energi volumetrik yang tinggi dan dapat didaur ulang secara berulang. Karakteristik inilah yang menjadikan aluminium berpotensi menjadi media penyimpanan energi yang efektif.
Menurut lulusan doktoral RWTH Aachen University, Jerman itu, Indonesia memiliki peluang besar untuk mengembangkan model daur ulang yang lebih maju.
Selama ini sebagian besar proses pengolahan limbah logam masih bergantung pada metode peleburan sederhana yang belum mampu memanfaatkan seluruh komponen yang terkandung dalam limbah.
Padahal, berbagai unsur logam yang selama ini dianggap sebagai pengotor atau tramp element masih menyimpan potensi energi yang dapat dimanfaatkan melalui pendekatan teknologi yang tepat.
Pemanfaatan komponen tersebut dapat menjadi bagian dari strategi pengelolaan limbah yang lebih produktif dan berkelanjutan.
Meski demikian, pemanfaatan aluminium sebagai sumber energi tidak terlepas dari sejumlah tantangan teknis.
Salah satu hambatan utama adalah keberadaan lapisan oksida alami berupa alumina yang melindungi permukaan aluminium. Lapisan ini membuat logam sulit bereaksi secara optimal dengan air sehingga produksi hidrogen menjadi kurang efisien.
Berbagai metode telah dikembangkan untuk mengatasi persoalan tersebut, mulai dari penggunaan katalis alkali, perlakuan mekanis melalui milling dan rolling, sonikasi, hingga modifikasi permukaan menggunakan bahan kimia tertentu. Namun, metode-metode tersebut dinilai masih menyisakan persoalan terkait efisiensi dan kestabilan produksi hidrogen.
Karena itu, Prof Doty menawarkan pendekatan yang lebih komprehensif melalui kombinasi rekayasa termodinamika, modifikasi permukaan material, dan pengendalian proses reaksi. Pendekatan ini memungkinkan proses produksi hidrogen berlangsung lebih efektif sekaligus meningkatkan tingkat konversi energi.
Dalam aspek termodinamika, tim peneliti melakukan pemodelan untuk memahami perilaku reaksi pada berbagai kondisi temperatur dan tekanan. Informasi tersebut menjadi dasar dalam merancang sistem yang mampu menghasilkan hidrogen secara lebih optimal.
Sementara itu, modifikasi permukaan aluminium dilakukan dengan pendekatan inverse biomimetic lotus-effect. Teknik ini memungkinkan lapisan oksida tetap berfungsi secara terkendali tanpa menghambat reaksi pembentukan hidrogen.
“Hal tersebut dilakukan guna meningkatkan efisiensi produksi,” ungkap Kepala Laboratorium Material Fungsional Maju Departemen Teknik Fisika ITS tersebut.
Aspek berikutnya yang menjadi perhatian adalah pengendalian suhu selama proses berlangsung. Reaksi aluminium dengan air menghasilkan panas dalam jumlah besar yang berpotensi memicu lonjakan temperatur dan mengganggu stabilitas produksi hidrogen.
Untuk mengatasi kondisi tersebut, Prof Doty memanfaatkan teknologi co-solvent sebagai pengatur termal alami. Metode ini membantu menjaga suhu reaksi tetap stabil sehingga produksi hidrogen dapat berlangsung secara konsisten.
“Co-solvent tersebut berfungsi sebagai regulator termal alami untuk menekan lonjakan temperatur serta menjaga produksi hidrogen stabil dan terkontrol,” jelasnya.
Riset ini juga melibatkan kolaborasi internasional dan lintas sektor. Beberapa mitra yang terlibat antara lain University of Exeter, Universitas Kristen Petra, Aeramine Ltd, Gringgo Indonesia, serta PLN Nusa Power. Keterlibatan berbagai pihak tersebut menjadi langkah penting untuk mempercepat pengembangan teknologi menuju skala industri.
Melalui inovasi ini, limbah aluminium tidak lagi ditempatkan sebagai produk akhir yang harus dibuang. Sebaliknya, material sisa industri tersebut dapat menjadi bagian dari rantai pasok energi bersih yang mendukung transformasi industri nasional menuju sistem yang lebih efisien, berdaya saing, dan berkelanjutan. (Nayla).
